1、全国高职高专院校规划教材精品与示范系列 单元单元9 9 触发器与时序逻辑电路基础触发器与时序逻辑电路基础触发器输出有两种可能的状态：触发器输出有两种可能的状态：0、1输出状态不只与现时的输入有关，还输出状态不只与现时的输入有关，还与原来的输出状态有关与原来的输出状态有关触发器是有记忆功能的逻辑部件触发器是有记忆功能的逻辑部件按功能分类：按功能分类：R-S触发器、触发器、D型触发器、型触发器、JK触发器、触发器、T型触发器等型触发器等按稳定状态分类：双稳态触发器、单按稳定状态分类：双稳态触发器、单稳态稳态触发器、无稳态触发器触发器、无稳态触发器触发器按其稳定工作状态可分为双稳态触发器、单触发器按
2、其稳定工作状态可分为双稳态触发器、单稳态触发器和无稳态触发器（多谐振荡器）等。稳态触发器和无稳态触发器（多谐振荡器）等。双稳态触发器又可分为双稳态触发器又可分为RS触发器、触发器、JK触发器和触发器和D触发器等触发器等 9.19.1触发器的分类与功能触发器的分类与功能&a&bQQDRDS反馈反馈两个输入端两个输入端两个输出端两个输出端RS触发器触发器1.基本基本RS触发器触发器&a&bQQDRDS原状态原状态10QQ11001010输出仍保持输出仍保持10QQ输入输入 =0(1 0 1),=1时时DRDS&a&bQQDRDS原状态原状态01QQ01111010输出变为输出变为10QQ输入输入
3、=0(1 0 1),=1时时DRDS原状态原状态10QQ10101011输出变为输出变为01QQ&a&bQQDRDS输入输入 =1,=0(1 0 1)时时DRDS原状态原状态01QQ00110101输出保持输出保持01QQ&a&bQQDRDS输入输入 =1,=0(1 0 1)时时DRDS原状态原状态10111001输出保持原状态输出保持原状态01QQ01QQ&a&bQQDRDS输入输入 =1,=1时时DRDS原状态原状态10QQ01110110输出保持原状态输出保持原状态10QQ&a&bQQDRDS输入输入 =1,=1时时DRDS0011输出全是输出全是1但当但当RD=SD=0同时变为同时变为
4、1时，翻转快时，翻转快的门输出变为的门输出变为0，另一个不得翻转。，另一个不得翻转。&a&bQQDRDS输入输入 =0(1 0 1),=0(1 0 1)时时DRDS 基本触发器的功能表基本触发器的功能表Q Q 1 1 保持原状态保持原状态 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 同时变为同时变为 1 后不确定后不确定 DRDS基本触发器的特点总结：基本触发器的特点总结：（1 1）有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。）有两个互补的输出端，有两个稳定的状态。（2 2）有复位（）有复位（Q=0Q=0）、置位（）、置位（Q=1Q=1）、保持原状态三种功能）、保持原状态三种功能（3 3）由于反馈线的存
5、在，无论是复位还是置位，有效信号）由于反馈线的存在，无论是复位还是置位，有效信号只需要作用很短的一段时间，即只需要作用很短的一段时间，即“一触即发一触即发”。2.可控可控 RS触发器触发器(同步同步RS触发器触发器)&c&dQQDRDS&a&bRSC时钟信号时钟信号直接直接置置0、置、置1R、S为输入控制端为输入控制端&c&dQQDRDS&a&bRSCC=0时时011触发器保持原态触发器保持原态C=1时时1RS&c&dQQDRDS&a&bRSCRS触发器的功能表触发器的功能表Q简化的功能表简化的功能表R S Qn+1 0 0 Qn 0 1 1 1 0 0 1 1 不确定不确定 Qn+1-下一状
6、态下一状态 （一个时钟脉冲过后的状态）（一个时钟脉冲过后的状态）Qn-原状态原状态逻辑符号逻辑符号RSCQQDRDS例：画出例：画出RS触发器的输出波形触发器的输出波形。CPRSQQSetReset使输出全为使输出全为1CP撤去后撤去后状态不定状态不定HoldJK触发器触发器JK触发器有触发器有两个输入控两个输入控制端制端J、K，它它的功能最的功能最完善完善QQR2S2CF从从QQR1S1CF主主QQCPKJCP1JK触发器触发器的功能的功能=0=0被封锁被封锁保持原态保持原态J=K=0时：时：KJR2S2CF从从QQR1S1CF主主CPQQCP1JK触发器触发器的功能的功能=1=1J=K=1
7、时：时：KJR2S2CF从从QQR1S1CF主主CPQQCP1状态翻转状态翻转JK触发器触发器的功能的功能=0=1 Qn=0时时01Qn+1=11J=1，K=0时：时：分两种情况分两种情况（Q=0,Q=1）KJR2S2CF从从QQR1S1CF主主CPQQCP1JK触发器触发器的功能的功能=0=1 Qn=1时时1000F主主被封被封保持原态保持原态Qn+1=1KJR2S2CF从从QQR1S1CF主主CPQQCP1JK触发器触发器的功能的功能=1=0Qn+1=0同样原理：同样原理：J=0，K=1时：时：KJR2S2CF从从QQR1S1CF主主CPQQCP1J K Qn+1 0 0 Qn 0 1 0
8、 1 0 1 1 1 nQ功能表功能表逻辑符号逻辑符号CQQKJDRDS时序图时序图CPKJQJQ 保持保持T1.JK触发器转换成触发器转换成D触发器触发器CQQKJD CP触发器逻辑功能的转换触发器逻辑功能的转换D Qn+1 0 0 1 1 功能表功能表逻辑符号逻辑符号D CQQDRDSCPDQQ例：画出例：画出D触发器的输出波形。触发器的输出波形。2.JK触发器转换成触发器转换成T触发器触发器CQQKJTCPT 0 1 nQnQ1nQ功能表功能表RDSDCQQT逻辑符号逻辑符号时序图时序图CPQT3.D触发器转换成触发器转换成T 触发器触发器CQQDCPCPDQt1t2Q D在在CP=1期
9、间有干扰，便产生了错误的输出。因此，期间有干扰，便产生了错误的输出。因此，主从触发器不允许在主从触发器不允许在CP=1期间有干扰，否则可能产生误期间有干扰，否则可能产生误动作。动作。触发器的触发方式触发器的触发方式1.主从触发方式主从触发方式 2.边沿触发方式边沿触发方式为了免除为了免除CP=1期间输入控制电平不许期间输入控制电平不许改变的限制，可采用改变的限制，可采用边沿触发边沿触发方式。其特方式。其特点是：触发器只在时钟跳转时发生翻转，点是：触发器只在时钟跳转时发生翻转，而在而在CP=1或或CP=0期间，输入端的任何变期间，输入端的任何变化都不影响输出。化都不影响输出。如果翻转发生在上升沿
10、就叫如果翻转发生在上升沿就叫“上升沿触上升沿触发发”或或“正边沿触发正边沿触发”。如果翻转发生在。如果翻转发生在下降沿就叫下降沿就叫“下降沿触发下降沿触发”或或“负边缘触负边缘触发发”。&e&fQQ&c&d&a&bDCP设原态设原态Q=0并设并设D=11CP=0期间，期间，c、d被锁，被锁，输出为输出为1。00110维持维持阻塞阻塞D触发器触发器1c=1、d=1反馈到反馈到a、b的输入，的输入，a、b输出输出为为0、1。001111010&e&fQQ&c&d&a&bDCPCP正沿到达正沿到达时时c、d开启，开启，使使c=1，d=0。11110110Q翻转为翻转为101&e&fQQ&c&d&a&
11、bDCPCP正沿过正沿过后，后，d=0将将c封锁封锁,并使并使b=1，维持，维持d=0。11001因此以后因此以后CP=1期期间间D的变的变化不影响化不影响输出。输出。001&e&fQQ&c&d&a&bDCP其它情况，请自己分析。其它情况，请自己分析。CPDQn+10Qn1Qn0011边沿触发的边沿触发的D触发器功能表触发器功能表正沿触发正沿触发逻辑符号逻辑符号CQQCQQ负沿触发负沿触发正沿触发正沿触发1、在应用触发器时，要特别注意触发、在应用触发器时，要特别注意触发形式，否则很容易造成整个数字系形式，否则很容易造成整个数字系统工作不正常。统工作不正常。2、边沿触发抗干扰能力强，且不存在、边
12、沿触发抗干扰能力强，且不存在空翻，应用较广泛。空翻，应用较广泛。触发器小结触发器小结数码寄存器数码寄存器寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时存放数据或指令。存放数据或指令。四位数码寄存器四位数码寄存器Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3取数取数脉冲脉冲接收接收脉冲脉冲(CP)DR9.29.2常用寄存器及功能常用寄存器及功能A0-A3：待存数据：待存数据Q0-Q3：输出数据输出数据 工作过程：工作过程：接收脉冲到达后，将待存数据送接收脉冲到达后，将待存数据送至各至各D触发器触发器，取数脉冲加入后将所存数据取数脉冲加入后将所存数据送
13、出。送出。Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3取数取数脉冲脉冲接收接收脉冲脉冲(CP)DR移位寄存器移位寄存器 所谓所谓“移位移位”，就是将寄存器所存各，就是将寄存器所存各位位 数据，在每个移位脉冲的作用下，向左数据，在每个移位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。根据移位方向，常把它或向右移动一位。根据移位方向，常把它分成分成左移寄存器左移寄存器、右移寄存器右移寄存器 和和 双向移双向移位寄存器位寄存器三种：三种：寄存器寄存器左移左移(a)寄存器寄存器右移右移(b)寄存器寄存器双向双向移位移位(c)QQDQQDQQDQQD&A0A1A2A3SDRDCLRLOAD移位移位脉冲
14、脉冲CP0串行串行输出输出数数 据据 预预 置置 3210存数存数脉冲脉冲清零清零脉冲脉冲SD四位并入四位并入-串出的左移串出的左移寄存器寄存器 设设A3A2A1A0 1011，在存数脉冲作用在存数脉冲作用下，并行输入数据，使下，并行输入数据，使 Q3Q2Q1Q0 1011 。QQDQQDQQDQQD1移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出3210D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 21 0 1 11 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0
15、0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0并入初态并入初态 Q3Q2Q1Q0 1011Q3Q2D1Q0D0移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出D2D3Q2Q3Q1Q0Q1左移过程左移过程用波形图表示如下：用波形图表示如下：1 0 1 11 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1
16、 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0并入初态并入初态Q3Q2Q1Q0 1011Q3Q2Q1Q0CPCP1 11 10 01 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 00 01 10 00 00 00 00 00 00 00 0Q3Q2D1Q0D0移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出D2D3Q2Q3Q1Q0Q1四位串入四位串入 -串出的串出的左移左移寄存器：寄存器：D0 LD1 Q Q0 0
17、D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2 “L L”即需即需左移的输左移的输入数据入数据.串行串行输入输入LQ3Q2D1Q0D0移位移位脉冲脉冲CP串行串行输出输出D2D3Q2Q3Q1Q0Q1数据由数据由Q3串行输出串行输出D1 Q Q2 2D2 Q Q3 3D3 R RD0 Q Q1 1四位串入四位串入-串出的串出的右移右移寄存器：寄存器：QDQQ3DQDQD移位移位脉冲脉冲CP串行串行输出输出Q1Q2Q0串行串行输入输入R “R R”即即需右移的需右移的输入数据输入数据数据由数据由Q0串行输出串行输出构成原理：既能左移又能右移。构成原理：既能左移又能右移。给移位寄存器设置一个控制端如给移位寄存
18、器设置一个控制端如S S，令，令S S0 0 时时左移；左移；S S1 1时右移即可。时右移即可。集成组件集成组件74LS194就是这样的多功能移位寄存器。就是这样的多功能移位寄存器。双向移位双向移位寄存器寄存器D0 L LD1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 2左移左移D1 Q Q2 2D2 Q Q3 3D3 R RD0 Q Q1 1右移右移D0=SL SQ1 D2=SQ1 SQ3 D3=SQ2 SR D1=SQ0 SQ2 双向移双向移VCCQAQBQCQDS1S0CP16151413121110913456782QAQBQCQDCP S1S0CLRLDCBARABCDRLCL
19、RGND74LS194右移右移串行串行输入输入左移左移串行串行输入输入并行输入并行输入工作方式工作方式控制控制VCCQAQBQCQDS1S0CP16151413121110913456782QAQBQCQDCP S1S0CLRLDCBARABCDRLCLRGND74LS194011110 00 11 01 1直接清零直接清零保保 持持右移右移(从从QA向右移动向右移动)左移左移(从从QD向左移动向左移动)并入并入 CLRCPS1 S0功功 能能 1.计数器的计数器的功能功能 记忆输入脉冲的个数。用于定时、分频、产生记忆输入脉冲的个数。用于定时、分频、产生节拍脉冲及进行数字运算等等。节拍脉冲及进
20、行数字运算等等。2.计数器的计数器的分类分类同步计数器和异步计数器。同步计数器和异步计数器。加法计数器、减法计数器和可逆计数器。加法计数器、减法计数器和可逆计数器。有时也用计数器的计数循环规律有时也用计数器的计数循环规律(或称模数或称模数)来区来区分各种不同的计数器，如二进制计数器、十进制分各种不同的计数器，如二进制计数器、十进制计数器、二十进制计数器等等。计数器、二十进制计数器等等。9.39.3计数器的分类与功能计数器的分类与功能二进制计数器二进制计数器 （1）二进制异步加法计数器（）二进制异步加法计数器（4位）位）在异步计数器中，有的触发器直接在异步计数器中，有的触发器直接受输入计数脉冲控
21、制，有的触发器则是受输入计数脉冲控制，有的触发器则是把其它触发器的输出信号作为自己的时把其它触发器的输出信号作为自己的时钟脉冲，因此各个触发器状态变换的时钟脉冲，因此各个触发器状态变换的时间先后不一，故被称为间先后不一，故被称为“异步计数异步计数器器”。Q0D0Q1D1Q2D2Q0Q1Q2CP计数计数脉冲脉冲Q2Q1Q0 Q Q010 0 010101010100 010 1011 0 11 1000 0010 1结论：结论：1.各触发器间时钟不一致，各触发器间时钟不一致，所以称异步计数器；所以称异步计数器；2.Q2Q1Q0各位间为二进制关系；各位间为二进制关系；3.计数从计数从000开始到开
22、始到111结束，然结束，然 后循环，所以称加法计数。后循环，所以称加法计数。（或上叫上行计数）（或上叫上行计数）例：三位二进制例：三位二进制异步异步加法计数器加法计数器 每当每当Q2由由1变变0，FF3向相反的状态翻转一次。向相反的状态翻转一次。每来一个每来一个CP的下降沿时，的下降沿时，FF0向相反的状态翻转一次；向相反的状态翻转一次；每当每当Q0由由1变变0，FF1向相反的状态翻转一次；向相反的状态翻转一次；每当每当Q1由由1变变0，FF2向相反的状态翻转一次；向相反的状态翻转一次；1J1KC12Q1QCPFF3R1KFF21JC1R1KFF1Q1J0C1RR0FF1JC11KQ31CR计
23、数脉冲清零脉冲QQQQ例：四位二进制例：四位二进制异步异步加法计数器加法计数器电路的时序波形图和状态图。电路的时序波形图和状态图。CPQ0Q1Q2Q3000100110110101000101000010110010100Q1101111101110Q31011Q100001100Q20111(2)同步二进制加法计数器同步二进制加法计数器 在同步计数器中，各个触发器都受同一输入计在同步计数器中，各个触发器都受同一输入计数脉冲的控制，因此，它们状态的更新几乎是同时数脉冲的控制，因此，它们状态的更新几乎是同时的，故被称为的，故被称为“同步计数器同步计数器”。例：例：三位二进制同步加法计数器三位二进
24、制同步加法计数器Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数脉冲计数脉冲CPQ2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0&计数脉冲计数脉冲三位二进制同步加法计数器三位二进制同步加法计数器CP分析步骤分析步骤:1.先列写控制端的逻辑表达式：先列写控制端的逻辑表达式：J2=K2=Q1 Q0J1=K1=Q0J0=K0=1Q0：来一个来一个CP，翻转一次；，翻转一次；Q1：当：当Q01时，可随时，可随CP翻转；翻转；Q2：只有当：只有当Q1Q011时，才能随时，才能随CP翻转。翻转。2.列写状态表，分析其状态转换过程。列写状态表，分析其状态转换过程。1 0 0 1 0 0 0 0 2 0
25、 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 1 0 1 6 1 1 0 7 1 1 1 CP Q2 Q1 Q0 8 0 0 0 J2=K2=Q1 Q0J1=K1=Q0J0=K0=1CPQ0Q1Q23.用波形图显示状态转换关系用波形图显示状态转换关系注意注意：各触发器均在：各触发器均在CP的下降沿翻转。的下降沿翻转。FF1KRC11J清零脉冲Q01K1QQFFC11JQ1K计数脉冲&22FF1J&01JQCP3R1KQCRQC11&RR3FFC1Q1FF0 0：每来一个：每来一个CP，向相反的状态翻转一次。向相反的状态翻转一次。J0 0=K0 0=1=1FF1 1：当：当Q0 0=1=1时，来
26、一个时，来一个CP，向相反的状态翻转一次。向相反的状态翻转一次。J1 1=K1 1=Q0 0FF2 2：当：当Q0 0Q1 1=1=1时，时，来一个来一个CP，向相反的状态翻转一次。向相反的状态翻转一次。J2 2=K2 2=Q0 0Q1 1FF3 3：当当Q0 0Q1 1Q2 2=1=1时，时，来一个来一个CP，向相反的状态翻转一次。向相反的状态翻转一次。J3 3=K3 3=Q0 0Q1 1Q2 2例：四位二进制同步加法计数器例：四位二进制同步加法计数器计数脉冲计数脉冲序号序号电电 路路 状状 态态等效十进等效十进制数制数Q3 Q2 Q1 Q00123456789101112131415160
27、 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 001234567891011121314150J0 0=K0 0=1=1J1 1=K1 1=Q0 0J2 2=K2 2=Q0 0Q1 1J3 3=K3 3=Q0 0Q1 1Q2 2例例:二进制异步减法计数器二进制异步减法计数器 工作原理：工作原理：D触发器也都接成触发器也都接成T触发器。触发器。由于是上升沿触发，则应将低位触发器的由于是上升沿触发，则应将低位触发
28、器的Q端与相邻高位触发端与相邻高位触发器的时钟脉冲输入端相连，即从器的时钟脉冲输入端相连，即从Q端取借位信号。端取借位信号。C1CPFF31DQ3计数脉冲QRQ31DQQ22FFC1R2Q1DQQ11FFC1R1Q1DQQ00FFC1R0Q清零脉冲CR时序波形图和状态图时序波形图和状态图CPQ0Q1Q2Q32310QQQ Q00001111111011011100101110011010100001110110010101000011001000011.1.同步十进制加法计数器同步十进制加法计数器（1）写出驱动方程：）写出驱动方程：10 J10 KnnQQJ031 nQK01 nnQQJ012
29、 nnQQK012 nnnQQQJ0123 n03QK QQ1KR1J2QC10C111JFFRQ计数脉冲清零脉冲CR0Q1JRFFQ11KC13FF1KRFFC1CP2Q1Q1K1J3&十进制计数器十进制计数器状态转换表状态转换表现现 态态次次 态态Q3 n Q2 n Q1 n Q0 n Q3 n+1 Q2 n+1 Q1 n+1 Q0 n+1 0 0 0 010000 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1010011000010000010100110111000011001nnQQJ031 10 J10
30、KnQK01 nnQQJ012 nnQQK012 nnnQQQJ0123 n03QK 状态图和时序图状态图和时序图2310QQQ Q0000100001000011000100101001010101100111CP12345678910Q0Q1Q2Q3电路能否自启动电路能否自启动 由于电路中有由于电路中有4个触发器，它们的状态组合共有个触发器，它们的状态组合共有16种。而在计数器中只种。而在计数器中只用了用了10种，称为有效状态。其余种，称为有效状态。其余6种状态称为无效状态。种状态称为无效状态。当由于某种原因，使计数器进入无效状态时，如果能在时钟信号作用当由于某种原因，使计数器进入无效状态
31、时，如果能在时钟信号作用下，最终进入有效状态，我们就称该电路具有下，最终进入有效状态，我们就称该电路具有自启动自启动能力能力。1001000010001Q3010100100100QQ有效循环0011Q01100111100002111111101101110010101011可见，该计数器能够自启动。可见，该计数器能够自启动。2.异步十进制加法计数器异步十进制加法计数器CP2 2=Q1 1（当（当Q1 1由由1010时，时，Q2 2可能改变状态）可能改变状态）CP0 0=CP （时钟脉冲源的下降沿触发）（时钟脉冲源的下降沿触发）CP1 1=Q0 0 （当（当Q0 0由由1010时，时，Q1
32、1可能改变状态可能改变状态)CP3 3=Q0 0（当（当Q0 0由由1010时，时，Q3 3可能改变状态可能改变状态)1J1KC12Q1QCPFF3R1KFF21JC1R1KFF1Q1J0C1RR0FF1JC11KQ31CR计数脉冲清零脉冲QQQQ&10 J10 KnQJ31 11 K12 J12 KnnQQJ123 13 K各触发器的驱动方程各触发器的驱动方程 状态转换表状态转换表现现 态态次次 态态时钟脉冲时钟脉冲Q3 n Q2 n Q1 n Q0Q3 n+1 Q2 n+1 Q1 n+1 Q0 n+1 CP3 CP2 CP1 CP00 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10
33、 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1100001001100001000001010011011100001100100000000000000000110 J10 KnQJ31 11 K12 J12 KnnQQJ123 13 KCP2 2=Q1 1 CP0 0=CP CP1 1=Q0 0 CP3 3=Q0 0任意进制计数器的分析任意进制计数器的分析Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CPJ2=Q1 Q0 ，K2 1 J1=K1 1 J0=Q2 ，K0 1 J2=Q1 Q0 ，K2 1 J1=K1 1 J0=Q2 ，K0
34、 1 CP2 2=CP=CPCP0 0=CP CP1 1=Q0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 2 0 1 0 3 0 1 1 4 1 0 0 5 0 0 0 CP Q2 Q1 Q0Q2Q2J2K2Q1Q1J1K1Q0Q0J0K0计数计数脉冲脉冲CP结论：结论：（1）电路计数循环由）电路计数循环由000到到100，所为，所为五进制加五进制加法计数器法计数器。（2）各触发器间）各触发器间CP不一致，所以为不一致，所以为异步计数。异步计数。3.还可以用波形图显示状态转换表还可以用波形图显示状态转换表(略略)集成计数器集成计数器二进制计数器的时钟输入端为二进制计数器的时钟输入端为CP1 1，输出
35、端为，输出端为Q0 0；五进制计数器的时钟输入端为五进制计数器的时钟输入端为CP2 2，输出端为，输出端为Q1 1、Q2 2、Q3 3。74LS29074LS290包含一个独立的包含一个独立的1 1位二进制计数器和一个独立的异步五进制计数器。位二进制计数器和一个独立的异步五进制计数器。如果将如果将Q0 0与与CP2 2相连，相连，CP1 1作时钟脉冲输入端，作时钟脉冲输入端，Q0 0Q3 3作输出端，则作输出端，则为十进制计数器。为十进制计数器。RQC1C1RQC11KCPR1K1J1J1J1J1KQ1KRC1Q&SS&3Q0Q1QQ220(1)R0(2)R9(1)R9(2)1CPR 异步清零
36、。异步清零。计数。计数。异步置数（置异步置数（置9 9）。）。4123567891011121314GNDVcc74LS2909(1)NC9(2)NC0(1)0(2)21Q3Q0Q1Q2CPCPRRRR单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器简称单稳。单稳态触发器简称单稳。它的突出特点是它的突出特点是:输出端只有一个稳定状态输出端只有一个稳定状态,另一个另一个状态则是暂稳态状态则是暂稳态.加入触发信号后加入触发信号后,它可以由稳定状态转入它可以由稳定状态转入暂稳态暂稳态,但是但是,经过一定时间以后经过一定时间以后,它又会它又会自动返回自动返回原来的原来的 稳定状态。稳定状态。稳定状态稳定状态稳定状
37、态稳定状态暂稳态暂稳态由外界触发由外界触发自动返回自动返回学习的重点学习的重点:为什么为什么会自动返回会自动返回?需需多少时间多少时间?9.49.4 555555定时器及其应用定时器及其应用555定时器组成的单稳态触发器定时器组成的单稳态触发器 555定时器是将模拟电路和数字电路集成于定时器是将模拟电路和数字电路集成于 一体的一体的电子器件。它使用方便电子器件。它使用方便,带负载能力较强带负载能力较强,目前得到了非目前得到了非常广泛的应用。常广泛的应用。1.555定时器的工作原理定时器的工作原理 555定时器的内部电路包括以下几部分定时器的内部电路包括以下几部分:一个由一个由三个相等电阻组成的
38、分压器三个相等电阻组成的分压器;两个电压比较器两个电压比较器:A1、A2;一个一个 RS 触发器触发器;一个反相器和一个晶体管一个反相器和一个晶体管T等等。具体的具体的 结构见后图。结构见后图。12345678555VCCD TH COGND TRUoRD电电源源放放电电阈阈值值电控电控压制压制地地触触发发输输出出复复位位电源电压范围电源电压范围:4.5V 18V管脚图管脚图VCCTHCOTRQQ-+-A1A2DTuo87645321RRRDSDR2.单稳态触发器单稳态触发器0t0t0tuiuCTuo2VCC/3TWuoQQ+-+A1A2VCCTRRDSDRuiRTCTCRS若若S打开打开,则
39、则 ui =1;若若S合上合上,则则 ui =0。若若S打开打开,则则 ui =1;若若S合上合上,则则 ui =0。接通电源后，设接通电源后，设按钮按钮 S 处于打开处于打开状态状态,电容已充电电容已充电至稳态。至稳态。此时此时uo=0,555内的晶内的晶体管体管T导通导通,电容电容 CT 被短路被短路,TH VCC/3 。Uo保持保持0状状态。态。uoQQ+-+A1A2VCCTRRDSDRuiRTCTCRS若若S打开打开,则则 ui =1;若若S合上合上,则则 ui =0。0tuiuo=0,555内的管内的管T导导通通,电容电容 CT 被短路。被短路。0tuCT2VCC/30tuouoQQ
40、+-+A1A2VCCTRRDSDRuiRTCTCRS0tuiS按下时按下时,TR VCC/3,已有已有 TH 2VCC/3,且按钮已且按钮已 松开，松开，TR VCC/3,则则uo=0;555内内的晶体管的晶体管T也由截止变成也由截止变成导通导通,电容电容CT 迅速放电而迅速放电而变成变成 0V。0tui0tuCT2VCC/30tuouoQQ+-+A1A2VCCTRRDSDRuiRTCTCRS0tui0tuCT2VCC/30tuo 由以上过程可以看出由以上过程可以看出:按钮每按动一次按钮每按动一次,uo 便输便输出一个正脉冲出一个正脉冲,其宽度其宽度 TW 由由 RT CT 决定决定。TW=1
41、.1RTCTTWuoQQ+-+A1A2VCCTRRDSDRuiRTCTCRS单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用 单稳的应用多种多样单稳的应用多种多样,如如:整形、延时整形、延时控制、定时顺序控制等等。控制、定时顺序控制等等。例如例如“延时控制延时控制”利用单稳可以取得延时作用利用单稳可以取得延时作用,延延长的时间可以通过长的时间可以通过 R、C调节。调节。多谐振荡器多谐振荡器uC0tVCC/32VCC/30tuo波形波形uoQQ+-+A1A2VCCTRRDSDRuCR1CRR2 设电容设电容C C 原先未充电原先未充电,故故 TH=TR VCC/3,此时此时 uo=1,=1,555内的晶体内
42、的晶体管管 T T 截止截止 ,电源通过电源通过 R1 和和 R2 对电容对电容 C 充电。充电。uC0tVCC/32VCC/30tuo 在在 uC 没有充电到没有充电到 2VCC/3 之前之前,uo 保持保持 1 不变。不变。uoQQ+-+A1A2VCCTRRDSDRuCR1CRR2uC0tVCC/32VCC/30tuouC一旦充至一旦充至2VCC/3，则，则 TH=TR=2VCC/3、uo由由1翻转翻转为为 0。同时。同时555内的晶体管内的晶体管 T 导通导通,电容电容 C 经经 R2、T放放电电,一直至一直至VCC/3，使得，使得uo 回到回到 1,进入循环进入循环.t1t2t3 在在
43、 uC 没有充电没有充电到到 2VCC/3 之前之前,uo 保持保持 1 不变。不变。uoQQ+-+A1A2VCCTRRDSDRuCR1CRR20tuouC0tVCC/32VCC/3T1T2输出方波的输出方波的周期周期 T的计算的计算:T=T1 +T2 =0.7(R1+2R2)C uoQQ+-+A1A2VCCTRRDSDRuCR1CRR20tuouC0tVCC/32VCC/3T1T2如何改变方波的占空比？如何改变方波的占空比？改变充放电回路的时间常数即可。改变充放电回路的时间常数即可。充电时间常数充电时间常数：（：（R1+R2）C 放电时间常数：放电时间常数：R2C48162357R1R2Cu
44、C555DTHTRuoVCC24135CPDQ技能训练：技能训练：2 2例例1:1:已知维持已知维持阻塞阻塞D D触发器的输入波形触发器的输入波形,画出输出波形图。画出输出波形图。解：解：在波形图时，应注意以下两点：在波形图时，应注意以下两点：（1 1）触发器的触发翻转发生在）触发器的触发翻转发生在CPCP的上升沿的上升沿（2 2）判断触发器次态的依据是）判断触发器次态的依据是CPCP上升沿前一瞬间输入端上升沿前一瞬间输入端D D的状态的状态例例2:2:设主从设主从JKJK触发器的初始状态为触发器的初始状态为0 0，CPCP、J J、K K信号如图信号如图所示，试画出触发器所示，试画出触发器Q
45、 Q端的波形。端的波形。JKCPQ解：解：在波形图时，应注意以下两点：在波形图时，应注意以下两点：（1 1）触发器的触发翻转发生在）触发器的触发翻转发生在CPCP的下降沿的下降沿（2 2）判断触发器次态的依据是）判断触发器次态的依据是CPCP下降沿前一瞬间输入端的状态下降沿前一瞬间输入端的状态例例3:3:电路如图所示，设各触发器的初态为电路如图所示，设各触发器的初态为0 0，画出，画出Q Q的波形。的波形。又：J=1 nQK 得：Q n+1=1解解:Qn+1J K功能功能QnJK触发器触发器功能表功能表 0 1 0 1输出状态输出状态同同J J状态状态0001 1 0 1 0输出状态输出状态同
46、同J J状态状态11011 11 101100 00 0保持保持0101Qn=QnnnnQKQJQ1110100J00111Kn0100QQn+1101CPQn+1nnnQKQJQ 1 nQJ K=Qn 得：nnQQ1CPQn+1例例4 4:试分析下图所示时序逻辑电路试分析下图所示时序逻辑电路.QCP1C11DC11D&Z&0QFF01FF解解:(1):(1)列出输入控制逻辑表达式列出输入控制逻辑表达式n01n1n00QDQQD(2)(2)输出状态为输出状态为1QCPZ Q Q1 1n n Q Q0 0n n Q Q1 1n+1n+1 Q Q0 0n+1n+1 0 00 0 0 1 0 1 1
47、 0 1 0 0 10 1 1 0 1 0 0 0 0 0010Q001Q0110QQCPZ(3)(3)画出状态表画出状态表,状态图和波形图状态图和波形图 n01n1n00QDQQD1QCPZF22K2JSR1DF1SR1Q1Q2CRDSDD=1RDDC例例5:5:试画出试画出Q Q1 1和和Q Q2 2的波形。设触发器的初始状态均为的波形。设触发器的初始状态均为1.(22.1.7)1.(22.1.7)解解:本题电路中设有本题电路中设有R RD D、S SD D端。端。S SD D=1=1，R RD D作用是在触发器工作用是在触发器工作之前使它清零作之前使它清零.Q.Q1 1对应的对应的是上升
48、沿触发的是上升沿触发的D D触发器，触发器，Q Q2 2对应的是下降沿触发的对应的是下降沿触发的JKJK触发器。触发器。n0QJ K=1 DRCPD1QQ0例例6:6:分析下图所示电路。说明是几进制计数器。分析下图所示电路。说明是几进制计数器。1JC11KC11J1KC11J1KRRR1CPQ01Q2QFF0FF1FF2Rd解解:(1):(1)控制端的逻辑表达式为控制端的逻辑表达式为n20QK n2QJ 1n01QK n12QJ n12QK 1J02.2.列写状态表列写状态表1Q0Q111011000101110Q2CPQ21Q0Q3.3.用波形图显示状态转换关系用波形图显示状态转换关系4.4
49、.是同步五进制计数器。是同步五进制计数器。1 0 11 0 10 0 00 0 01 1 11 1 10 1 10 1 11 1 01 1 00 0 00 0 0Q Q2 2 Q Q1 1 Q Q0 00 01 12 23 34 45 5CPCPn20QK n2QJ 1n01QK n12QJ n12QK 1J0例例7:7:试利用试利用74LS29074LS290的异步清零功能设计一个七进制计数器的异步清零功能设计一个七进制计数器解：由于七进制计数器的状态数已超过解：由于七进制计数器的状态数已超过5 5而小于而小于1010，所，所以可用一片以可用一片74LS29074LS290，并且应将，并且应
50、将Q Q0 0与与CPCP2 2相连，使其构成相连，使其构成8 8十进制计数器。它将在十进制计数器。它将在0000000010011001十个状态之间循环，十个状态之间循环，而七进制计数器只要其中而七进制计数器只要其中0000000001100110七个状态，所以，七个状态，所以，可以利用输出状态可以利用输出状态0111(0111(此状态一闪即逝，不作为有效状此状态一闪即逝，不作为有效状态态)来反馈清零。来反馈清零。Q1203QQQ74290RRR9R900（2）（1）（1）（2）CP1CP220Q1QQQ30计数脉冲 例例88试画出下图所示试画出下图所示Q Q1 1,Q,Q2 2的波形的波形
